EP1585612B1 - Verfahren zum fügen zweier bleche einerseits aus einem aluminiumwerkstoff und anderseits aus einem eisen- oder titanwerkstoff durch eine schweiss-lötverbindung - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a method for joining two sheets on the one hand of an aluminum material and on the other hand of an iron or titanium material by a weld-solder joint using a filler, wherein the iron or titanium material, preferably at least in the joining region with a coating on zinc or Aluminum base is provided before the filler material is applied to form a joint seam with a melt, see, for example GB-A-964743.
- the sheets to be joined are arranged in an overlapping joint and heated in the overlap region from the steel material with a defocused laser beam.
- the overlapped joint joints require a locally higher rigidity for a later transformation of the joined sheets.
- due to the electrochemical potential difference between steel and aluminum materials with a high tendency to corrosion in the region of the overlap shock is to be expected, especially in the overlap area can not be expected with a complete closing of the parting line, even if an aluminum-based filler material is supplied during the melting of the aluminum material.
- Similar difficulties arise when joining sheets on the one hand from an aluminum and on the other hand from a titanium material, because even with this combination of materials a brittle, intermetallic phase seam occurs.
- a disadvantage of this known joining method is that the connecting seam formed by the filler material can be provided only in the gusset region between two divergent surface regions of the materials to be joined and assumes a significantly different zinc-based filler material from the aluminum material. If an aluminum-based filler used (US 3,202,793 A), so this disadvantage can be avoided, but is the Strength of these weld solder joints insufficient, even if to improve the strength of the iron sheet is provided in the connection area with apertures to get through the penetrating through these openings filler material improved bonding of this filler with the iron sheet.
- the invention is therefore an object of the invention to provide a method for joining two blunt collapsing sheets on the one hand of an iron or titanium material and on the other hand of an aluminum material that allows all load requirements, permanent connection between the sheets of different materials, without a non-aluminum basis to use based filler material.
- the invention solves the problem set by the fact that the two sheets are joined in the form of a blunt impact, wherein the filler aluminum-based to form the seam on both sides of the sheet metal in a shock bridging area on the sheet the iron or titanium material is applied in a width corresponding at least three times the thickness of this sheet.
- the aluminum-based filler material bridges the impact between the sheets on both sides of the sheet
- the seam formed by this filler material covers an edge portion of the iron or titanium material on both sides of the sheet, which not only increases the joint surface, but also an essential prerequisite represents that no crevice corrosion can occur in the joint area.
- the electrochemical potential difference between the coating of the iron or titanium material and the filler material compared to the potential difference between the iron or titanium material and the aluminum material is significantly reduced, the risk of contact corrosion be decisively reduced.
- the coating of the iron or titanium material in the joint area also reduces the tendency to form brittle, intermetallic phases.
- the aluminum-based filler material can also be alloyed in a manner known per se for increasing the strength, so that a high load capacity results for the connection according to the invention, especially as the load-bearing cross section is increased via the connecting seam bridging the joint between the two metal sheets.
- the seam formed by the filler material must overlap the edge of the sheet of iron or titanium material to a corresponding extent on both sides. If the filler material is applied to the sheet of the iron or titanium material in a width corresponding at least to three times the thickness of this sheet, then at least the strength values as they result in the subsequent sheet metal areas can be maintained in the seam region.
- the sheet of iron or titanium material can advantageously be provided in the joint area at least on a sheet side with a chamfer, so that the supporting cross section of the iron or titanium material against the aluminum material decreases while the supporting cross section of the aluminum material is increased accordingly.
- this bevel must be covered with a coating based on zinc, tin or aluminum; to ensure the material connection between the iron or titanium material and the filler material.
- the seam can also be through a plastic deformation are flattened. It is also possible to join the two sheets so that their surfaces lie on one side in a common plane, and after application of the seam in the seam area, to bend away from the respective thickness of the seam over the common surface. As a result of this measure, a surface of the joined metal sheets, which passes continuously over the connecting seam, results on one side.
- the seam formed by the filler between the two sheets can be covered at least on a sheet side in the transition region to the coated iron or titanium material by a corrosion protection layer, in particular a lacquer layer.
- Sheet metal blanks on the one hand from an iron or titanium material and on the other hand made of an aluminum material, which are joined by means of a weld seam according to the invention can also be converted in the region of the connecting seams without overloading the connecting seam, which allows a simple production of workpieces from such sheet metal blanks, because the sheet metal blanks are joined before cold forming and then formed together by the cold working to the workpiece.
- the prerequisite for this is that the required forces can be transmitted via the welding solder joint in order to be able to plastify the joined sheet metal blanks and thereby transform them.
- This is achieved in that the connecting seam on the side of the sheet metal blank of the iron or titanium material in a Width is applied, which corresponds to at least three times the thickness of this sheet metal blank.
- This condition ensures that the normal stresses in the region of the soldering zone between the filler material based on aluminum and the sheet metal blank made of the iron or titanium material remain within a permissible range, even in the case of plastic deformation of the joined sheet metal blanks, because: just the joining surface is increased accordingly.
- the joint area bridging the joint area between the sheet metal blanks brings about an increase in the joint area, this elevation due to the double-sided joint seam does not play a decisive role for the subsequent shaping of the butt-formed sheet metal blanks, because the seam protuberances are taken into account, for example, by corresponding recesses in the molding tool can.
- the connecting seam formed by the additional material between the two sheet metal blanks can also be flattened before the common cold deformation of the joined sheet metal blanks.
- a profiled carrier from a cold-formed sheet metal blank 1 made of an iron material and also a cold-formed sheet metal blank 2 from an aluminum material
- plane sheet metal blanks 1 and 2 are used, as shown in FIG. 1 are indicated.
- These sheet metal blanks 1 and 2 are joined butt-jointing.
- the sheet metal blank 1 is provided from the iron material in the region of the edge forming the joint with bevels on both sides 3, as shown in FIG. 2 can be removed.
- These chamfers 3 like the other surfaces of the joining region, have a coating, preferably based on zinc.
- an aluminum-based filler material is applied in the abutting area on both sides of the blanks 1 and 2 and melted by means of an arc, which is between the aluminum material of the sheet metal blank 2 and the connecting seam 4 forming aluminum-based filler material a fusion metallurgical weld results.
- This obtained by melting the aluminum material welded connection is illustrated by a uniform hatching of the sheet metal blank 2 and the connecting seam 4, wherein the original edge of the sheet metal blank 2 was indicated by dashed lines.
- the molten filler material is for the connection to the sheet metal blank 1 from the iron material is a solder, which is applied not only in the immediate joint area of the two sheet metal blanks 1 and 2, but bridged the shock and the edge of the sheet metal blank 1 from the iron material overlaps on both sides.
- the filler material forming the solder is applied in a covering region which has a width b corresponding at least to three times the thickness d.
- the joining region Due to the associated increase in the connection length on the one hand for the resilience of the seam mitentscheidenden normal stresses in the soldering zone are limited to a permissible level and on the other hand corrosion-related strength losses of the compound by correspondingly long corrosion paths under the corrosion-induced strength losses of the weaker base material of the joined sheet metal blanks 1, 2 held , so that over the entire life of the workpiece, the joining region has strength values which correspond at least to the strength values of the weaker of the two sheet metal blanks 1, 2.
- the joined sheet metal blanks 1 and 2 can be provided with a corrosion protection layer.
- the sheet metal blanks 1, 2 are subjected to dip coating in a conventional manner, wherein the transition region 5 between the connecting seam 4 and the coated sheet metal blank 1 made of steel material is covered by the paint layer with the advantage that in this transition region 5 no corrosion occur which could eventually propagate towards the immediate impact area.
- the connecting seam 4 indicated by dash-dotted lines in its original form can be flattened by a plastic deformation, as shown in solid lines.
- the symmetrical arrangement of the sheet metal blanks 1 and 2 shown in FIGS. 2 and 3 is by no means required for the production of a connecting seam 4 according to the invention.
- the surfaces of the sheet metal blanks 1 and 2 could lie on one side in a common plane, as shown in FIG. 4.
- With such an arrangement results in a differently shaped connecting seam 4, without the basic conditions are changed. Since it makes little sense in the embodiment of FIG. 4, to provide the edge of the sheet metal blank 1 on the flush with the sheet metal blank 2 surface side with a bevel, only the opposite side of the sheet edge is worked with a chamfer 3. In this case, a chamfer 6 of the sheet metal blank 2 is recommended from the aluminum material to ensure an advantageous seam formation.
- the seam area can be deformed such that on the one sheet side there is a common surface which passes continuously over the connecting seam 4. This is achieved when the sheet metal blanks are bent in the seam area to the respective thickness of the seam projection on the common surface of this away, as shown in FIG. 5 can be removed.
- the sheet metal blanks 1 and 2 are formed together after joining by a weld-solder joint to the workpiece according to FIG. 6, for example by bending or deep-drawing.
- the forces required for the plastic deformation of the sheet metal blanks 1 and 2 can be readily transferred in these cold deformations on the connecting seam 4.
- the elevation through the connecting seam 4 can be taken into account in the plastic forming of the joined, initially flat sheet metal blanks 1, 2 by a corresponding design of the tools, for example by recesses in the region of the connecting seam 4.
- the elevation can also by a plastic deformation according to FIG. 3 are flattened.
- a sheet metal blank 1 made of a ferrous material a blank made of a titanium material can be used, which can be connected in a comparable manner by welding brazing corrosion resistant over an aluminum-based filler with an aluminum material, if the parameters of the invention are met.
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Description
- Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Fügen zweier Bleche einerseits aus einem Aluminiumwerkstoff und anderseits aus einem Eisen- oder Titanwerkstoff durch eine Schweiß-Lötverbindung unter Verwendung eines Zusatzwerkstoffes, wobei der Eisen- oder Titanwerkstoff zumindest im Fügebereich mit einer Beschichtung vorzugsweise auf Zink- oder Aluminiumbasis versehen wird, bevor der Zusatzwerkstoff zur Ausbildung einer Verbindungsnaht unter einem Schmelzen aufgebracht wird, siehe z.B. GB-A- 964 743.
- Beim thermischen Verbinden eines Aluminiumwerkstoffes mit einem Stahlwerkstoff wird der Aluminiumwerkstoff im Fügebereich aufgeschmolzen, so daß das schmelzflüssige Aluminium den Stahlwerkstoff benetzt und sich nach der Abkühlung eine stoffschlüssige Verbindung ergibt. Im Übergangsbereich zwischen den Werkstoffen werden allerdings spröde intermetallische Phasen gebildet, die die Belastbarkeit der Verbindung maßgebend mitbestimmen. Um die Dicke dieser intermetallischen Phasensäume klein zu halten, müssen die Diffusionsbedingungen im Übergangsbereich der Werkstoffe entsprechend beeinflußt werden, indem die Schmelzphase unter Einhaltung vergleichsweise großer Erwärmungs- und Kühlraten auf eine kurze Zeitspanne beschränkt wird.
- Dies gelingt vorteilhaft, wenn die zu verbindenden Bleche in einem überlappenden Stoß angeordnet und im Überlappungsbereich vom Stahlwerkstoff her mit einem defokussierten Laserstrahl erwärmt werden. Die überlappten Verbindungsstöße bedingen allerdings eine örtlich höhere Steifigkeit für eine spätere Umformung der gefügten Bleche. Außerdem ist aufgrund der elektrochemischen Potentialdifferenz zwischen Stahl- und Aluminiumwerkstoffen mit einer hohen Korrosionsneigung im Bereich des Überlappungsstoßes zu rechnen, zumal im Überlappungsbereich nicht mit einem vollständigen Schließen der Trennfuge gerechnet werden kann, selbst wenn beim Aufschmelzen des Aluminiumwerkstoffes ein Zusatzwerkstoff auf Aluminiumbasis zugeführt wird. Ähnliche Schwierigkeiten ergeben sich beim Fügen von Blechen einerseits aus einem Aluminium- und anderseits aus einem Titanwerkstoff, weil auch bei dieser Werkstoffkombination ein spröder, intermetallischer Phasensaum auftritt.
- Um das Auftreten spröder intermetallischer Phasen im Bereich einer Verbindungsnaht zwischen einem Stahl- und einem Aluminiumwerkstoff weitgehend zu vermeiden, ist es schließlich bekannt (DE 10 017 453 A1), den Stahlwerkstoff zumindest im Fügebereich mit einer Beschichtung auf Zink- oder Aluminiumbasis zu versehen, bevor ein Zusatzwerkstoff auf Zinkbasis zur Ausbildung einer Verbindungsnaht unter einem Schmelzen zwischen dem Stahl- und dem Aluminiumwerkstoff aufgetragen wird. Dieser Zusatzwerkstoff geht mit dem Aluminiumwerkstoff eine schmelzmetallurgische Schweißverbindung ein und dient als Lot für die Verbindung mit dem Stahlwerkstoff, wobei jedoch der Zusatzwerkstoff nicht in schmelzflüssigen Kontakt mit dem Stahlwerkstoff, sondern ausschließlich mit dem Beschichtungswerkstoff kommt, so daß aufgrund des gewählten Zusatzwerkstoffes auf Zinkbasis intermetallische Phasen weitgehend unterdrückt werden können. Nachteilig bei diesem bekannten Fügeverfahren ist allerdings, daß die durch den Zusatzwerkstoff gebildete Verbindungsnaht nur im Zwickelbereich zwischen zwei divergierenden Oberflächenbereichen der zu fügenden Werkstoffe vorgesehen werden kann und einen vom Aluminiumwerkstoff deutlich unterschiedlichen Zusatzwerkstoff auf Zinkbasis voraussetzt. Wird ein Zusatzwerkstoff auf Aluminiumbasis verwendet (US 3 202 793 A), so kann zwar dieser Nachteil vermieden werden, doch ist die Festigkeit dieser Schweiß-Lötverbindungen unzureichend, selbst wenn zur Verbesserung der Festigkeit das Eisenblech im Verbindungsbereich mit Durchbrüchen versehen wird, um über den durch diese Durchbrüche durchtretenden Zusatzwerkstoff eine verbesserte Bindung dieses Zusatzwerkstoffes mit dem Eisenblech zu erhalten.
- Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Fügen zweier stumpf stoßender Bleche einerseits aus einem Eisen- oder Titanwerkstoff und anderseits aus einem Aluminiumwerkstoff anzugeben, das eine allen Belastungsanforderungen genügende, dauerhafte Verbindung zwischen den Blechen unterschiedlicher Werkstoffe ermöglicht, ohne einen nicht auf Aluminiumbasis beruhenden Zusatzwerkstoff einsetzen zu müssen.
- Ausgehend von einem Verfahren der eingangs geschilderten Art löst die Erfindung die gestellte Aufgabe dadurch, daß die beiden Bleche in Form eines stumpfen Stoßes gefügt werden, wobei der Zusatzwerkstoff auf Aluminiumbasis zur Ausbildung der Verbindungsnaht auf beiden Blechseiten in einem den Stoß überbrückenden Bereich auf das Blech aus dem Eisen- oder Titanwerkstoff in einer wenigstens der dreifachen Dicke dieses Bleches entsprechenden Breite aufgebracht wird.
- Da zufolge dieser Maßnahmen der Zusatzwerkstoff auf Aluminiumbasis den Stoß zwischen den Blechen auf beiden Blechseiten überbrückt, deckt die durch diesen Zusatzwerkstoff gebildete Verbindungsnaht auf beiden Blechseiten einen Randbereich des Eisen- oder Titanwerkstoffes ab, was nicht nur die Fügefläche vergrößert, sondern auch eine wesentliche Voraussetzung dafür darstellt, daß im Stoßbereich keine Spaltkorrosion auftreten kann. Da außerdem die elektrochemische Potentialdifferenz zwischen der Beschichtung des Eisen- oder Titanwerkstoffes und dem Zusatzwerkstoff im Vergleich zur Potentialdifferenz zwischen dem Eisen- oder Titanwerkstoff und dem Aluminiumwerkstoff deutlich herabgesetzt ist, kann die Gefahr einer Kontaktkorrosion entscheidend reduziert werden. Durch die Beschichtung des Eisen- oder Titanwerkstoffes im Fügebereich wird außerdem die Neigung zur Bildung spröder, intermetallischer Phasen verringert. Zu diesem Zweck kann auch der Zusatzwerkstoff auf Aluminiumbasis in an sich bekannter Weise zur Steigerung der Festigkeit legiert werden, so daß sich für die erfindungsgemäße Verbindung eine hohe Belastungsfähigkeit ergibt, zumal über die den Stoß zwischen den beiden Blechen überbrückende Verbindungsnaht der tragende Querschnitt vergrößert wird.
- Damit über die Verbindungsnaht eine allen Anforderungen genügende Festigkeit sichergestellt werden kann, muß die durch den Zusatzwerkstoff gebildete Verbindungsnaht den Rand des Bleches aus dem Eisen- oder Titanwerkstoff in einem entsprechenden Ausmaß beidseitig übergreifen. Wird der Zusatzwerkstoff auf das Blech aus dem Eisen- oder Titanwerkstoff in einer wenigstens der dreifachen Dicke dieses Bleches entsprechenden Breite aufgebracht, so können im Nahtbereich zumindest die Festigkeitswerte eingehalten werden, wie sie sich in den anschließenden Blechbereichen ergeben.
- Um eine allmähliche Lastübernahme zwischen den unterschiedlichen Werkstoffen unter Vermeidung von übermäßigen Spannungsspitzen zu erreichen, kann das Blech aus dem Eisen- oder Titanwerkstoff vorteilhaft im Stoßbereich zumindest auf einer Blechseite mit einer Abschrägung versehen werden, so daß sich der tragende Querschnitt des Eisen- oder Titanwerkstoffes gegen den Aluminiumwerkstoff hin verringert, während der tragende Querschnitt des Aluminiumwerkstoffes entsprechend vergrößert wird. Diese Abschrägung muß aber wie der übrige Fügebereich mit einer Beschichtung auf Zink- , Zinn- oder Aluminiumbasis abgedeckt werden; um die werkstoffliche Anbindung zwischen dem Eisen- oder Titanwerkstoff und dem Zusatzwerkstoff zu gewährleisten. Die den Stoßbereich zwischen den Blechen überbrückende Verbindungsnaht durch den Zusatzwerkstoff bringt zwar eine Überhöhung des Stoßbereiches mit sich, doch spielt diese Überhöhung durch die beidseitige Verbindungsnaht beispielsweise für eine spätere Umformung der stumpf gefügten Bleche keine entscheidende Rolle. Unter Umständen kann die Verbindungsnaht auch durch eine plastische Verformung abgeflacht werden. Es ist außerdem möglich, die beiden Bleche so zu fügen, daß ihre Oberflächen auf einer Seite in einer gemeinsamen Ebene liegen, und nach dem Aufbringen der Verbindungsnaht im Nahtbereich um die jeweilige Dicke des Nahtüberstandes über die gemeinsame Oberfläche von dieser weg auszubiegen. Durch diese Maßnahme ergibt sich auf einer Seite eine sich stufenlos über die Verbindungsnaht durchgehende Oberfläche der gefügten Bleche.
- Aufgrund der beidseitigen Abdeckung des Randbereiches des Eisen- oder Titanwerkstoffes durch die Verbindungsnaht beschränkt sich eine mögliche Spaltkorrosion auf den Übergangsbereich zwischen dem Längsrand der Verbindungsnaht auf der Seite des Eisen- oder Titanwerkstoffes und dessen Beschichtung. Weist der Beschichtungswerkstoff eine beschränkte Löslichkeit im Aluminium auf, so tritt unter Umständen die Gefahr auf, daß sich in diesem Übergangsbereich der Beschichtungswerkstoff im Zusatzwerkstoff auf Aluminiumbasis anreichert und einen Ausgangspunkt für einen Korrosionsangriff bildet. Um selbst diese geringe Gefahr in einfacher Weise abwenden zu können, kann die durch den Zusatzwerkstoff gebildete Verbindungsnaht zwischen den beiden Blechen zumindest auf einer Blechseite im Übergangsbereich zum beschichteten Eisen- oder Titanwerkstoff durch eine Korrosionsschutzschicht, insbesondere eine Lackschicht abgedeckt werden.
- Blechzuschnitte einerseits aus einem Eisen- oder Titanwerkstoff und anderseits aus einem Aluminiumwerkstoff, die mit Hilfe einer erfindungsgemäßen Schweißnaht gefügt werden, können auch im Bereich der Verbindungsnähte umgeformt werden, ohne die Verbindungsnaht zu überlasten, was eine einfache Herstellung von Werkstücken aus solchen Blechzuschnitten erlaubt, weil die Blechzuschnitte vor einer Kaltverformung gefügt und dann gemeinsam durch die Kaltverformung zum Werkstück umgeformt werden. Voraussetzung hierfür ist, daß über die Schweiß-Lötverbindung die erforderlichen Kräfte übertragen werden können, um die gefügten Blechzuschnitte plastifizieren und dadurch umformen zu können. Dies gelingt dadurch, daß die Verbindungsnaht auf der Seite des Blechzuschnittes aus dem Eisen- oder Titanwerkstoff in einer Breite aufgebracht wird, die zumindest der dreifachen Dicke dieses Blechzuschnittes entspricht. Diese mit wenig Aufwand erfüllbare Bedingung gewährleistet, daß die für die Belastbarkeit der Verbindungsnaht kritischen Normalspannungen im Bereich der Lötzone zwischen dem Zusatzwerkstoff auf Aluminiumbasis und dem Blechzuschnitt aus dem Eisen- oder Titanwerkstoff selbst bei einer plastischen Umformung der gefügten Blechzuschnitte in einem zulässigen Bereich bleiben, weil eben die Fügefläche entsprechend vergrößert wird.
- Die den Stoßbereich zwischen den Blechzuschnitten überbrückende Verbindungsnaht aus dem Zusatzwerkstoff bringt zwar eine Überhöhung des Stoßbereiches mit sich, doch spielt diese Überhöhung durch die beidseitige Verbindungsnaht für die spätere Umformung der stumpfgefügten Blechzuschnitte keine entscheidende Rolle, weil die Nahtüberhöhungen beispielsweise durch entsprechenden Aussparungen im Formwerkzeug berücksichtigt werden können. Zur Verringerung der Nahtüberhöhungen kann aber auch die durch den Zusatzwerkstoff gebildete Verbindungsnaht zwischen den beiden Blechzuschnitten vor der gemeinsamen Kaltverformung der gefügten Blechzuschnitte abgeflacht werden.
- Anhand der Zeichnung wird das erfindungsgemäße Verfahren näher erläutert.
Es zeigen: - Fig. 1
- zwei nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gefügte Blechzuschnitte einerseits aus einem Stahl- und anderseits aus einem Aluminiumwerkstoff in einer Draufsicht,
- Fig. 2
- einen Schnitt durch die Verbindungsnaht zwischen den stumpfstoßenden Blechzuschnitten in einem Schnitt nach der Linie II-II der Fig. 1 in einem größeren Maßstab,
- Fig. 3
- eine der Fig. 2 entsprechende Darstellung mit einer durch ein plastisches Verformen abgeflachten Verbindungsnaht,
- Fig. 4
- eine ebenfalls der Fig. 2 entsprechende Darstellung einer Konstruktionsvariante einer erfindungsgemäß hergestellten Verbindungsnaht,
- Fig. 5
- eine der Fig. 4 entsprechende Verbindungsnaht, jedoch nach einer zusätzlichen Umformung und
- Fig. 6
- das durch eine Kaltverformung aus den gefügten Blechzuschnitten nach der Fig. 1 hergestellte Werkstück in einem vereinfachten Schaubild in einem größeren Maßstab.
- Um das in der Fig. 6 veranschaulichte Werkstück, beispielsweise einen Profilträger, aus einem kaltverformten Blechzuschnitt 1 aus einem Eisenwerkstoff und einem ebenfalls kaltverformten Blechzuschnitt 2 aus einem Aluminiumwerkstoff herstellen zu können, wird von ebenen Blechzuschnitten 1 und 2 ausgegangen, wie sie in der Fig. 1 angedeutet sind. Diese Blechzuschnitte 1 und 2 werden stumpfstoßend gefügt. Zu diesem Zweck wird der Blechzuschnitt 1 aus dem Eisenwerkstoff im Bereich des die Stoßstelle bildenden Randes mit beidseitigen Abschrägungen 3 versehen, wie dies der Fig. 2 entnommen werden kann. Diese Abschrägungen 3 weisen wie die übrigen Flächen des Fügebereiches eine Beschichtung vorzugsweise auf Zinkbasis auf. Nach einem Zusammenführen der zu fügenden Blechzuschnitte 1 und 2 wird im Stoßbereich ein Zusatzwerkstoff auf Aluminiumbasis auf beiden Seiten der Zuschnitte 1 und 2 aufgebracht und mit Hilfe eines Lichtbogens geschmolzen, wobei sich zwischen dem Aluminiumwerkstoff des Blechzuschnittes 2 und dem die Verbindungsnaht 4 bildenden Zusatzwerkstoff auf Aluminiumbasis eine schmelzmetallurgische Schweißverbindung ergibt. Diese durch ein Aufschmelzen des Aluminiumwerkstoffes erhaltene Schweißverbindung ist durch eine einheitliche Schraffur des Blechzuschnittes 2 und der Verbindungsnaht 4 veranschaulicht, wobei der ursprüngliche Rand des Blechzuschnittes 2 strichliert angedeutet wurde. Der schmelzflüssige Zusatzwerkstoff stellt für die Anbindung an den Blechzuschnitt 1 aus dem Eisenwerkstoff ein Lot dar, das allerdings nicht nur im unmittelbaren Stoßbereich der beiden Blechzuschnitte 1 und 2 aufgetragen wird, sondern den Stoß überbrückt und den Rand des Blechzuschnittes 1 aus dem Eisenwerkstoff beidseitig übergreift. Der das Lot bildende Zusatzwerkstoff wird dabei in einem Überdeckungsbereich aufgebracht, der eine wenigstens der dreifachen Dicke d entsprechende Breite b aufweist. Durch die damit verbundene Vergrößerung der Anbindungslänge werden einerseits die für die Belastbarkeit der Verbindungsnaht mitentscheidenden Normalspannungen im Bereich der Lötzone auf ein zulässiges Maß beschränkt und anderseits korrosionsbedingte Festigkeitsverluste der Verbindung durch entsprechend lange Korrosionswege unter den korrosionsbedingten Festigkeitsverlusten des schwächeren Grundwerkstoffes der gefügten Blechzuschnitte 1, 2 gehalten, so daß über die gesamte Lebensdauer des Werkstückes der Fügebereich Festigkeitswerte aufweist, die zumindest den Festigkeitswerten des schwächeren der beiden Blechzuschnitte 1, 2 entsprechen.
- Nach dem Herstellen der Verbindungsnaht 4 können die gefügten Blechzuschnitte 1 und 2 mit einer Korrosionsschutzschicht versehen werden. Zu diesem Zweck können die Blechzuschnitte 1, 2 in herkömmlicher Weise einer Tauchlackierung unterzogen werden, wobei der Übergangsbereich 5 zwischen der Verbindungsnaht 4 und dem beschichteten Blechzuschnitt 1 aus dem Stahlwerkstoff durch die Lackschicht mit dem Vorteil abgedeckt wird, daß in diesem Übergangsbereich 5 keine Korrosion auftreten kann, die sich mit der Zeit gegen den unmittelbaren Stoßbereich hin fortpflanzen könnte.
- Da zur gegenseitigen Anpassung der Eigenfestigkeiten die Dicke des Blechzuschnittes aus dem Aluminiumwerkstoff größer als die Dicke d des Blechzuschnittes 1 aus dem Stahlwerkstoff gewählt wird, kann sich durch die Verbindungsnaht 4 eine entsprechende Überhöhung der Verbindungsstelle zwischen den beiden Blechzuschnitten 1 und 2 ergeben. Um diese Überhöhung ohne Gefährdung der Verbindung zwischen den beiden Blechzuschnitten 1 und 2 zu beschränken, kann gemäß der Fig. 3 die in ihrer ursprünglichen Form strichpunktiert angedeutete Verbindungsnaht 4 durch eine plastische Verformung abgeflacht werden, wie dies in vollen Linien dargestellt ist.
- Die in den Fig. 2 und 3 dargestellte symmetrische Anordnung der Blechzuschnitte 1 und 2 ist keinesfalls für die erfindungsgemäße Herstellung einer Verbindungsnaht 4 erforderlich. So könnten beispielsweise die Oberflächen der Blechzuschnitte 1 und 2 auf einer Seite in einer gemeinsamen Ebene liegen, wie dies in der Fig. 4 gezeigt wird. Mit einer solchen Anordnung ergibt sich eine unterschiedlich geformte Verbindungsnaht 4, ohne daß die grundsätzlichen Verhältnisse geändert werden. Da es im Ausführungsbeispiel nach der Fig. 4 wenig Sinn macht, den Rand des Blechzuschnittes 1 auch auf der mit dem Blechzuschnitt 2 fluchtenden Oberflächenseite mit einer Abschrägung zu versehen, wird nur die gegenüberliegende Seite des Blechrandes mit einer Abschrägung 3 angearbeitet. In diesem Fall empfiehlt sich auch eine Anfasung 6 des Blechzuschnittes 2 aus dem Aluminiumwerkstoff, um eine vorteilhafte Nahtausbildung sicherzustellen. Zusätzlich kann gemäß der Fig. 5 der Nahtbereich so verformt werden, daß sich auf der einen Blechseite eine über die Verbindungsnaht 4 stufenlos durchgehende, gemeinsame Oberfläche ergibt. Dies wird dann erreicht, wenn die Blechzuschnitte im Nahtbereich um die jeweilige Dicke des Nahtüberstandes über die gemeinsame Oberfläche von dieser weg ausgebogen werden, wie dies der Fig. 5 entnommen werden kann.
- Die Blechzuschnitte 1 und 2 werden nach dem Fügen durch eine Schweiß-Lötverbindung gemeinsam zum Werkstück gemäß der Fig. 6 umgeformt, beispielsweise durch ein Biegen oder ein Tiefziehen. Die für die plastische Verformung der Blechzuschnitte 1 und 2 erforderlichen Kräfte können bei diesen Kaltverformungen über die Verbindungsnaht 4 ohne weiteres übertragen werden. Die Überhöhung durch die Verbindungsnaht 4 kann beim plastischen Umformen der gefügten, zunächst ebenen Blechzuschnitte 1, 2 durch eine entsprechende Ausbildung der Werkzeuge berücksichtigt werden, beispielsweise durch Aussparungen im Bereich der Verbindungsnaht 4. Die Überhöhung kann aber auch durch eine plastische Verformung gemäß der Fig. 3 abgeflacht werden.
- Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. So kann anstelle eines Blechzuschnittes 1 aus einem Eisenwerkstoff ein Zuschnitt aus einem Titanwerkstoff eingesetzt werden, der in vergleichbarer Weise durch ein Schweißlöten korrosionsfest über einen Zusatzwerkstoff auf Aluminiumbasis mit einem Aluminiumwerkstoff verbunden werden kann, wenn die erfindungsgemäße Parameter eingehalten werden.
Claims (7)
- Verfahren zum Fügen zweier Bleche einerseits aus einem Aluminiumwerkstoff und anderseits aus einem Eisen- oder Titanwerkstoff durch eine Schweiß-Lötverbindung unter Verwendung eines Zusatzwerkstoffes, wobei der Eisen- oder Titanwerkstoff zumindest im Fügebereich mit einer Beschichtung vorzugsweise auf Zink- oder Aluminiumbasis versehen wird, bevor der Zusatzwerkstoff zur Ausbildung einer Verbindungsnaht unter einem Schmelzen aufgebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Bleche in Form eines stumpfen Stoßes gefügt werden, wobei der Zusatzwerkstoff auf Aluminiumbasis zur Ausbildung der Verbindungsnaht auf beiden Blechseiten in einem den Stoß überbrückenden Bereich auf das Blech aus dem Eisen- oder Titanwerkstoff in einer wenigstens der dreifachen Dicke dieses Bleches entsprechenden Breite aufgebracht wird.
- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Blech aus dem Eisen- oder Titanwerkstoff vor dem Aufbringen der Beschichtung im Stoßbereich zumindest auf einer Blechseite mit einer Abschrägung versehen wird.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die durch den Zusatzwerkstoff gebildete Verbindungsnaht zwischen den beiden Blechen nach dem Auftragen des Zusatzwerkstoffes durch eine plastische Verformung abgeflacht wird.
- Vertanren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Bleche mit auf einer Seite in einer gemeinsamen Ebene liegenden Oberfläche gefügt und nach dem Aufbringen der Verbindungsnaht im Nahtbereich um die jeweilige Dicke des Nahtüberstandes über die gemeinsame Oberfläche von dieser weg ausgebogen werden.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die durch den Zusatzwerkstoff gebildete Verbindungsnaht zwischen den beiden Blechen zumindest auf einer Blechseite im Übergangsbereich zum beschichteten Eisen- oder Titanwerkstoff durch eine Korrosionsschutzschicht, insbesondere eine Lackschicht, abgedeckt wird.
- Verfahren zum Herstellen eines Werkstückes aus gefügten, kaltverformten Blechzuschnitten einerseits aus einem Aluminiumwerkstoff und anderseits aus einem Eisen- oder Titanwerkstoff, dadurch gekennzeichnet, daß die Blechzuschnitte vor einer gemeinsamen Kaltverformung durch eine Schweiß-Lötverbindung in Form eines stumpfen Stoßes unter Verwendung eines Zusatzwerkstoffes auf Aluminiumbasis gefügt werden, der zur Ausbildung der Verbindungsnaht auf beiden Seiten des Blechzuschnittes aus dem Eisen- oder Titanwerkstoff unter einem Schmelzen auf einer Beschichtung des Eisen- oder Titanwerkstoffes in einer zumindest der dreifachen Dicke dieses Blechzuschnittes entsprechenden Breite aufgebracht wird.
- Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die durch den Zusatzwerkstoff gebildete Verbindungsnaht zwischen den beiden Blechzuschnitten vor der gemeinsamen Kaltverformung der gefügten Blechzuschnitte abgeflacht wird.
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